易吟先女儿张欣:黑洞是否和”虫洞”的原理一样？

显然不一样．黑洞是天体，逃逸速度大于光速，即连光也无法从它那逃脱．虫洞是科学家在理论研究中提出的．因为在研究宇宙问题中，科学家提出可能存在多个平行宇宙，而这些宇宙之间靠什么连接呢？于是科学家提出了一种假设即这些宇宙间是靠一种所谓”虫洞”的通道连接的，这里面还要涉及到量子力学的内容，讲起来非常麻烦，我们只要知道这么一个大概也就够了．

黑洞是吸进去,虫洞是吐出来

不是

不一样，黑同是一个质量特大天体，根据万有引力原理推出的，因材把一些质量小的天体和其他的东西都吸引过去，然后就质量越来越大。
而虫洞则是连接的桥梁而以，相当于隧道或是空门之类的！！

光也有质量吗

黑洞是广义相对论预言的一种特殊的天体。其基本特征是有一个封闭的视界。任何东西，包括光在内，只要进入视界以内都会被吞噬掉。

黑洞的概念最早出现是1798年，当时拉普拉斯根据牛顿力学计算出，一个直径为太阳250倍而密度与地球一样的天体，其引力足以捕获其发出的光线而成为一个暗天体。1939年，奥本海默根据广义相对论证明一个无压球体在自身引力作用下能坍缩到引径rg。rg=2GM/(c*c)当天体的质量M大于临界质量Mc时，引力坍塌后就不可能达到任何的稳态，只能形成黑洞。黑洞只有三个特征量分别是质量M、角动量J和电荷Q。Q=0的黑洞为轴对称的克尔黑洞，J=Q=0时的黑洞为球对称的史瓦西黑洞。

1974年，霍金证明黑洞具有与其温度相对应的热辐射，称为黑洞的发射。黑洞的质量越大，温度越低，发射过程就越慢，反之亦然。

找寻黑洞是当代天文学的一个重要课题。银河系内的恒星级黑洞候选者有天鹅座X-1等。另外天文学家们还发现大星系的中心通常会隐匿着一个百万太阳质量以上的巨型黑洞。如在超巨星系M87的中心就很可能隐匿着质量达30亿个太阳的黑洞。而按照大爆炸学说，在宇宙形成早期可能会产生一些质量为10的15次方克的小黑洞。
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。

在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦
西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗
姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍
给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。

虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通
过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情
况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就
是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构
就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一
个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也
就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。

我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦——
罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即
爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。

当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是
虫洞的作用远不只如此。

黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，
它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。

虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为
一个突然出现在宇宙中的超空间管道。

虫洞没有视界，踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和
超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线
和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空
间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不
被巨大的引力所摧毁。

那么虫洞都有些什么性质呢？

利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得
到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们
研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性
质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。

虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中
的告诉火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西
又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于
一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维
持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔
斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析
物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因
为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了
十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光
速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的
速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞
的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。

但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的
量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。

我们想先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。

黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”

大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。

在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞
本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消
失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，
即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空
中消失，成为真正的四维时空组旅行者。

而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进
入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体
是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，
几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，
因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。

那么虫洞是如何产生的呢？

虫洞的自然产生机制有两种：

其一，是黑洞的强大引力能；

其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的
时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些
十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，
但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。